Động đất giúp tạo ra những khối vàng khổng lồ

Những khối vàng hình thành bên trong các mạch thạch anh - vết nứt trong đá chứa đầy dung dịch thủy nhiệt giàu khoáng vật. Ảnh: Henri Koskinen

Vàng tự nhiên hình thành trong thạch anh - khoáng vật dồi dào thứ hai trong vỏ Trái Đất, chỉ sau tràng thạch (feldspar). Không giống các loại vàng kết tụ khác, vàng trong thạch anh thường tập trung thành khối lớn. Trong nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Geoscience hôm 2/9, nhóm nhà khoa học phát hiện, động đất đã kích thích thạch anh tạo nên những khối vàng lớn, giải đáp được bí ẩn tồn tại nhiều thập kỷ.

Dung dịch thủy nhiệt mang những nguyên tử vàng từ sâu dưới lòng đất lên và đẩy chúng qua các mạch thạch anh, nghĩa là về mặt lý thuyết, vàng đáng lẽ sẽ phân tán đều trong các vết nứt thay vì tập trung thành khối, theo Chris Voisey, nhà địa chất tại Đại học Monash, tác giả chính của nghiên cứu mới. Những khối này đặc biệt giá trị và chiếm tới 75% tổng lượng vàng từng được khai thác.

Voisey cho biết, có hai manh mối giúp ông cùng đồng nghiệp giải mã bí ẩn về khối vàng. Đầu tiên, những khối lớn nhất xuất hiện trong các mỏ vàng kiến tạo núi - mỏ hình thành trong quá trình động đất. Thứ hai, thạch anh là một khoáng vật áp điện, nghĩa là nó tạo ra điện tích riêng do áp lực địa chất, ví dụ như áp lực do động đất gây ra.

Nhóm nghiên cứu phát hiện, động đất làm nứt đá và đẩy dung dịch thủy nhiệt lên các mạch thạch anh, lấp đầy chúng với vàng hòa tan. Trước áp lực của động đất, mạch thạch anh tạo ra điện tích phản ứng với vàng, khiến vàng kết tụ và cứng lại.

"Vàng tập trung ở một số vị trí nhất định vì vàng hòa tan trong dung dịch sẽ ưu tiên kết tụ trên những hạt vàng đã tồn tại từ trước. Về cơ bản, vàng hoạt động như một điện cực cho các phản ứng tiếp theo bằng cách tiếp nhận điện áp do các tinh thể thạch anh gần đó tạo ra", Voisey cho biết.

Điều này đồng nghĩa, trong mạch thạch anh, vàng cứng lại thành các khối lớn dần sau mỗi trận động đất. Voisey cho biết, những khối vàng kiến tạo núi lớn nhất được tìm thấy đến nay nặng khoảng 60 kg.

Để kiểm tra, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng tác động của động đất lên tinh thể thạch anh trong phòng thí nghiệm. Họ ngâm tinh thể vào dung dịch chứa vàng và tái tạo sóng địa chấn để tạo ra điện tích áp điện. Thí nghiệm đã xác nhận rằng dưới áp lực địa chất, thạch anh có thể tạo ra điện áp đủ lớn để khiến vàng trong dung dịch kết tụ, đồng thời xác nhận rằng vàng thường kết tụ trên những quặng vàng có từ trước, giúp giải thích sự hình thành khối vàng lớn.

Ngoài giải mã bí ẩn về sự hình thành của những khối vàng lớn, nghiên cứu mới còn có thể giúp giới khoa học tạo ra chúng trong phòng thí nghiệm. "Nhưng đó không phải là thuật giả kim. Bạn phải có vàng trong dung dịch, sau đó chỉ cần chuyển nó từ trạng thái tan trong dung dịch thành bám vào một thứ khác", Voisey nói.